JP2009248000A - Manufacturing method of electret filter medium - Google Patents

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Shinichi Minemura
慎一 峯村
Sadahito Goto
禎仁 後藤
Masahiko Nakamori
雅彦 中森
Masanobu Kobayashi
真申 小林
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for effectively charging a nonwoven fabric having the fiber diameter of the nano order. <P>SOLUTION: By impregnating the nonwoven fabric having the fiber diameter of the nano order with liquid and deliquoring it, a charging performance is improved and stabilized without damaging a nanofiber layer. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は平均繊維径が0.05〜1μmの繊維からなる不織布をエレクトレット化したフィルタ濾材の製造方法に関する。   The present invention relates to a method for producing a filter medium obtained by electretizing a nonwoven fabric composed of fibers having an average fiber diameter of 0.05 to 1 μm.

近年、繊維径が1μm以下のナノオーダー繊維(ナノファイバー)が広く検討されている。繊維径の小さい繊維の集合体を製造する方法として、複合紡糸法、高速紡糸法、荷電紡糸法などが挙げられる。そのうち、荷電紡糸法は、他の方法より簡便に、少ない工数で紡糸することが可能である。液体(例えば繊維を形成する高分子を含有する溶液、溶融させた高分子)に高電圧をかけることで液体に電荷を与え、液体を対極物質に向かって曳かせ、繊維を形成させる。通常、繊維を形成する高分子は溶液から曳き出され、対極物質に捕捉されるまでの間に繊維を形成する。繊維形成は、例えば、繊維を形成する高分子を含有する溶液を用いた場合は、溶媒蒸発によって、溶融させた高分子を用いた場合は冷却によって、または、化学的硬化(硬化用蒸気による処理)により行われる。また、得られる繊維は、必要に応じ配置した捕集体上に捕集され、必要ならばそこから剥離し、繊維の集合体として利用することも可能である。また、不織布状の繊維の集合体を直接得ることが可能なため、他の方法のように、一旦繊維を紡糸した後、繊維の集合体を形成する必要がなく、操作が簡便である。また、荷電紡糸自体によっても不織布はエレクトレット化されるが、帯電状態は不安定で、帯電量も十分ではない(例えば特許文献1〜3参照)。     In recent years, nano-order fibers (nanofibers) having a fiber diameter of 1 μm or less have been widely studied. Examples of a method for producing an aggregate of fibers having a small fiber diameter include a composite spinning method, a high-speed spinning method, and a charged spinning method. Among them, the charged spinning method can be spun easily and with fewer man-hours than other methods. A high voltage is applied to a liquid (for example, a solution containing a polymer that forms a fiber, or a molten polymer) to charge the liquid, causing the liquid to move toward a counter electrode material, and forming a fiber. Usually, the polymer forming the fiber is spun out of the solution and forms the fiber until it is captured by the counter electrode material. For example, when a solution containing a polymer that forms a fiber is used, the fiber is formed by solvent evaporation, when a molten polymer is used, by cooling, or by chemical curing (treatment with a curing vapor). ). Further, the obtained fiber is collected on a collecting body arranged as necessary, and if necessary, peeled from the collecting body and can be used as a fiber aggregate. Further, since it is possible to directly obtain an aggregate of non-woven fibers, there is no need to form an aggregate of fibers after spinning the fibers once as in other methods, and the operation is simple. In addition, the nonwoven fabric is electretized by the charged spinning itself, but the charged state is unstable and the charge amount is not sufficient (for example, see Patent Documents 1 to 3).

不織布をエレクトレット化処理することにより捕集効率を格段に向上させることができる。エレクトレット化処理の方法は、コロナ放電によるエレクトレット化、十分な圧力による水流衝突によるエレクトレット化などによる方法があるが、ナノファイバーは極細な繊維であるため、繊維の剛性が小さく、このようなエレクトレット化処理では、エレクトレット化後にナノファイバー部の毛羽立ちが生じたり、破れ等が生じたり、フィルタ濾材としては高捕集性能が望めないばかりか、部分的な粒子の漏れが生じ、安定した品質確保が困難になる(例えば特許文献4、5参照)。   The collection efficiency can be significantly improved by electretizing the nonwoven fabric. There are electretization methods such as electretization by corona discharge and electretization by water current collision with sufficient pressure, but nanofibers are extremely fine fibers, so the rigidity of the fibers is small, and such electretization is possible. In the treatment, fuzz of the nanofiber part occurs after the electret formation, breakage, etc., and not only high collection performance cannot be expected as a filter medium, but partial particle leakage occurs, and it is difficult to ensure stable quality (For example, refer to Patent Documents 4 and 5).

不織布の損傷を比較的抑制することができるエレクトレット化方法として、有機溶剤もしくは水との混合液を不織布に通液後、すばやく乾燥する方法が挙げられている(例えば特許文献6、7参照)。これらは、液体含浸時にニップロールで絞ったり、また液体を浸したシートをスリット状ノズルで吸引する等の工程を通すことにより液体を充分浸せきさせたり、不織布から液体を取り去る工程を経ることになるが、このような操作を加えることでナノファイバーの損傷は充分には免れ得ず、したがって、安定した品質確保は難しい。   As an electretization method capable of relatively suppressing damage to the nonwoven fabric, a method of quickly drying after passing a liquid mixture with an organic solvent or water through the nonwoven fabric (see, for example, Patent Documents 6 and 7). These may be squeezed with a nip roll during liquid impregnation, or the liquid is sufficiently immersed by passing through a process such as sucking a sheet soaked with a slit-like nozzle, or the liquid is removed from the nonwoven fabric. By adding such an operation, damage to the nanofiber cannot be fully avoided, and it is difficult to ensure stable quality.

特公昭48−1466号公報Japanese Patent Publication No. 48-1466 特開昭63−145465号公報JP-A 63-145465 特開2002−249966号公報JP 2002-249966 A 特開2008−682号公報JP 2008-682 A 特表平9−501604号公報Japanese National Patent Publication No. 9-501604 特表2003−514998号公報Special table 2003-514998 gazette 特開2003−73971号公報JP 2003-73971 A

本発明は、上述のような問題点を解決するために行われたものであり、ナノファイバーを使用した濾材の捕集効率を効果的に向上させるエレクトレット化方法を提供することにある。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and provides an electretization method that effectively improves the collection efficiency of a filter medium using nanofibers.

本発明は、以下のとおりである。
1.0.05〜1μmの平均繊維径を有する不織布のエレクトレット化において不織布の誘電率に対して2倍以上高い液体に該不織布を含浸および脱液し、エレクトレット化することを特徴とするエレクトレット濾材の製造方法。
2.1に記載の不織布が、高分子と有機溶媒とを主成分とする溶液を製造し、ついで該溶液を用いて荷電紡糸法により紡糸し、捕集基板に得られた繊維を含むことを特徴とするエレクトレット濾材の製造方法。
3.1又は2に記載の不織布と、該不織布を構成する繊維の繊維径より大きい繊維径を持つ不織布とが積層されてなることを特徴とするエレクトレット濾材の製造方法。
The present invention is as follows.
1. An electret filter medium comprising electrifying a non-woven fabric having an average fiber diameter of 0.05 to 1 μm by impregnating and draining the non-woven fabric with a liquid that is at least twice as high as the dielectric constant of the non-woven fabric and draining the non-woven fabric. Manufacturing method.
The non-woven fabric described in 2.1 includes a fiber obtained by producing a solution containing a polymer and an organic solvent as main components and then spinning the solution using a charged spinning method. A method for producing an electret filter medium.
3.1 A method for producing an electret filter medium, wherein the nonwoven fabric according to 1 or 2 and a nonwoven fabric having a fiber diameter larger than the fiber diameter of the fibers constituting the nonwoven fabric are laminated.

本発明は、布帛の損傷を伴わず、高い品位のエレクトレットが得られる、ナノオーダー繊維の繊維径を有する不織布の効果的なエレクトレット化方法を提供する。   The present invention provides an effective electretization method for a nonwoven fabric having a fiber diameter of nano-order fibers, which can obtain a high-quality electret without causing damage to the fabric.

本発明の不織布に用いる高分子重合体は、荷電処理により高い静電気永久帯電性を保持するものであることが好ましい。たとえば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリ−4メチル−1ペンテン、ポリ−3メチル−1ブテン、ポリフェニルサルファイド、ポリエーテルI−テルケトン、ポリエーテルサルフォン、ポリアリレート、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミド、ポリイミド、ポリベンゾオキサゾール、ポリサルホン、ポリアリレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリカーボネート、全芳香族ポリエステル、ポリテトラフルオロエチレン、クロロトリフルオロエチレン−エチレン共重合体、ポリビニリデンフルオライド、ポリビニルフルオライド、ポリクロロトリフルオロエチレン、テトラフルオロエチレン−エチレン共重合体、テトラフルオロエチレンーヘキサフルオロプロピレン共重合体、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体やそれらの混合物を用いることができる。   The polymer used in the nonwoven fabric of the present invention is preferably one that retains high electrostatic permanent chargeability by charge treatment. For example, polyethylene, polypropylene, polystyrene, poly-4 methyl-1 pentene, poly-3 methyl-1 butene, polyphenyl sulfide, polyether I-terketone, polyether sulfone, polyarylate, polyamideimide, polyetherimide, polyimide , Polybenzoxazole, polysulfone, polyarylate, polybutylene terephthalate, polycarbonate, wholly aromatic polyester, polytetrafluoroethylene, chlorotrifluoroethylene-ethylene copolymer, polyvinylidene fluoride, polyvinyl fluoride, polychlorotrifluoroethylene Tetrafluoroethylene-ethylene copolymer, tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer, tetrafluoroethylene-perfluoro It can be used an alkyl vinyl ether copolymer or a mixture thereof.

本発明の不織布においては、紡糸によって得られる不織布の種々の特性を改善するものとして、無機もしくは有機フィラー等の添加剤を配合することもできる。   In the nonwoven fabric of this invention, additives, such as an inorganic or organic filler, can also be mix | blended as what improves the various characteristics of the nonwoven fabric obtained by spinning.

本発明の不織布は平均繊維径が0.05〜1μmである繊維より形成されることが好ましい。平均繊維径が0.05μmより小さいと、自己支持性が乏しいため好ましくない。また平均繊維径が1μmより大きいと表面積が小さくなり、エレクトレットの効果が低減されるため好ましくない。より好ましい平均繊維径は0.06〜0.8μmである。   It is preferable that the nonwoven fabric of this invention is formed from the fiber whose average fiber diameter is 0.05-1 micrometer. If the average fiber diameter is smaller than 0.05 μm, the self-supporting property is poor, which is not preferable. On the other hand, if the average fiber diameter is larger than 1 μm, the surface area becomes small and the effect of electret is reduced, which is not preferable. A more preferable average fiber diameter is 0.06 to 0.8 μm.

本発明の不織布を製造する方法としては、0.05〜1μmの平均繊維径を有する不織布が得られる手法であれば特に限定されないが、荷電紡糸法が好ましい。以下荷電紡糸法により製造する方法について詳細に説明する。   The method for producing the nonwoven fabric of the present invention is not particularly limited as long as it is a method for obtaining a nonwoven fabric having an average fiber diameter of 0.05 to 1 μm, but a charged spinning method is preferred. Hereinafter, a method for producing by the charge spinning method will be described in detail.

本発明で用いる荷電紡糸法とは、溶液紡糸の一種であり、一般的には、ポリマー溶液にプラスの高電圧を与え、それがアースやマイナスに帯電した表面にスプレーされる過程で繊維化を起こさせる手法である。荷電紡糸装置の一例を図1に示す。図において、荷電紡糸装置1には、繊維の原料となるポリマーを吐出する紡糸ノズル2と紡糸ノズル2に対向して、対向電極5とが配置されている。この対向電極5はアースされている。高電圧をかけ荷電したポリマー溶液は、紡糸ノズル2から対極電極5に向けて飛び出す。その際、繊維化される。ポリマーを有機溶媒に溶解した溶液を電極間で形成された静電場中に吐出し、溶液を対向電極に向けて曳糸し、形成される繊維状物質を捕集基板に累積することによって不織布を得ることができる。ここでいう不織布とは既に溶液の溶媒が留去され、不織布となっている状態のみならず、溶液の溶媒を含んでいる状態も示している。   The charged spinning method used in the present invention is a kind of solution spinning. Generally, a positive high voltage is applied to a polymer solution, and fiber formation is performed in the process of being sprayed on a grounded or negatively charged surface. It is a technique to wake you up. An example of the charge spinning apparatus is shown in FIG. In the figure, a charged spinning device 1 is provided with a spinning nozzle 2 that discharges a polymer that is a raw material of a fiber, and a counter electrode 5 that faces the spinning nozzle 2. The counter electrode 5 is grounded. The polymer solution charged with a high voltage jumps out from the spinning nozzle 2 toward the counter electrode 5. At that time, it is fiberized. A solution in which a polymer is dissolved in an organic solvent is discharged into an electrostatic field formed between electrodes, the solution is spun toward a counter electrode, and the fibrous material that is formed is accumulated on a collection substrate to form a nonwoven fabric. Obtainable. The term “nonwoven fabric” as used herein refers not only to the state in which the solvent of the solution has already been distilled off to form a nonwoven fabric, but also to the state in which the solvent of the solution is included.

溶媒を含んだ不織布の場合、荷電紡糸後に、溶剤除去を行う。溶剤を除去する方法としては、例えば、貧溶媒中に浸漬させ、溶剤を抽出する方法や熱処理により残存溶剤を蒸発させる方法などが挙げられる。   In the case of a nonwoven fabric containing a solvent, the solvent is removed after the charged spinning. Examples of the method for removing the solvent include a method of immersing in a poor solvent and extracting the solvent, a method of evaporating the residual solvent by heat treatment, and the like.

溶液槽3としては、材質は使用する有機溶剤に対し耐性のあるものあれば特に限定されない。また、溶液槽3中の溶液は、機械的に押し出される方式やポンプなどにより吸い出される方式などによって、電場内に吐出することができる。   The material of the solution tank 3 is not particularly limited as long as it is resistant to the organic solvent used. Further, the solution in the solution tank 3 can be discharged into the electric field by a mechanical push-out system, a pump-out system, or the like.

紡糸ノズル2としては、内径0.1〜3mm程度のものが望ましい。ノズル材質としては、金属製であっても、非金属製であっても良い。ノズルが金属製であればノズルを一方の電極として使用することができ、ノズル2が非金属製である場合には、ノズルの内部に電極を設置することにより、押し出した溶解液に電界を作用させることができる。生産効率を考慮し、ノズルを複数本使用することも可能である。また、一般的には、ノズル形状としては、円形断面のものを使用するが、ポリマー種や使用用途に応じて、異型断面のノズル形状を用いることも可能である。   The spinning nozzle 2 preferably has an inner diameter of about 0.1 to 3 mm. The nozzle material may be made of metal or non-metal. If the nozzle is made of metal, the nozzle can be used as one electrode. If the nozzle 2 is made of non-metal, an electric field is applied to the extruded solution by installing an electrode inside the nozzle. Can be made. In consideration of production efficiency, it is possible to use a plurality of nozzles. In general, a nozzle having a circular cross section is used, but a nozzle having a different cross section may be used depending on the type of polymer and intended use.

対向電極5としては、図1に示すロール状の電極や平板状、ベルト状の金属製電極など用途に応じて、種々の形状の電極を使用することができる。   As the counter electrode 5, various shapes of electrodes can be used depending on the application, such as a roll-shaped electrode, a flat plate-shaped, or a belt-shaped metal electrode shown in FIG. 1.

また、これまでの説明は、電極が繊維を捕集する基板を兼ねる場合であるが、電極間に捕集する基板となる物を設置することで、そこに繊維を捕集してもよい。この場合、例えばベルト状の基板を電極間に設置することで、連続的な生産も可能となる。   Moreover, although description so far is a case where an electrode serves as the board | substrate which collects a fiber, you may collect a fiber there by installing the thing used as the board | substrate collected between electrodes. In this case, for example, continuous production is possible by installing a belt-like substrate between the electrodes.

また、一対の電極で形成されているのが一般的ではあるが、さらに異なる電極を導入することも可能である。一対の電極で紡糸を行い、さらに導入した電位の異なる電極によって、電場状態を制御し、紡糸状態を制御することも可能である。   Moreover, although it is common to form with a pair of electrodes, it is also possible to introduce a different electrode. It is also possible to perform spinning with a pair of electrodes, and to control the spinning state by controlling the electric field state with electrodes having different potentials introduced.

電圧印加装置4は特に限定されるものではないが、直流高電圧発生装置を使用できるほか、ヴァン・デ・グラフ起電機を用いることもできる。また、印加電圧は特に限定するものではないが、一般に3〜100kV、好ましくは5〜50kV、一層好ましくは5〜30kVである。なお、印加電圧の極性はプラスとマイナスのいずれであっても良い。   Although the voltage application apparatus 4 is not specifically limited, A direct current high voltage generator can be used and a Van de Graf electromotive machine can also be used. The applied voltage is not particularly limited, but is generally 3 to 100 kV, preferably 5 to 50 kV, and more preferably 5 to 30 kV. Note that the polarity of the applied voltage may be either positive or negative.

電極間の距離は、荷電量、ノズル寸法、紡糸液流量、紡糸液濃度等に依存するが、5〜120kVのときには5〜20cmの距離が適切であった。   The distance between the electrodes depends on the charge amount, the nozzle size, the spinning solution flow rate, the spinning solution concentration, and the like, but a distance of 5 to 20 cm was appropriate when it was 5 to 120 kV.

ポリマーの溶媒には、例えば、アセトン、クロロホルム、エタノール、イソプロパノール、メタノール、トルエン、テトラヒドロフラン、水、ベンゼン、ベンジルアルコール、1,4−ジオキサン、プロパノール、四塩化炭素、シクロヘキサン、シクロヘキサノン、塩化メチレン、フェノール、ピリジン、トリクロロエタン、酢酸などの揮発性の高い溶媒や、N,N−ジメチルホルムアミド(DMF)、ジメチルスルホキシド(DMSO)、N,N−ジメチルアセトアミド(DMAc)、1−メチル−2−ピロリドン(NMP)、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ジメチルカーボネート、アセトニトリル、N−メチルモルホリン−N−オキシド、ブチレンカーボネート、γ−ブチロラクトン、ジエチルカーボネート、ジエチルエーテル、1,2−ジメトキシエタン、1,3−ジメチル−2−イミダゾリジノン、1,3−ジオキソラン、エチルメチルカーボネート、メチルホルマート、3−メチルオキサゾリジン−2−オン、メチルプロピオネート、2−メチルテトラヒドロフラン、スルホランなどの揮発性が相対的に低い溶媒が挙げられる。または、上記溶剤を2種以上混合させて用いることも可能である。   Examples of the solvent of the polymer include acetone, chloroform, ethanol, isopropanol, methanol, toluene, tetrahydrofuran, water, benzene, benzyl alcohol, 1,4-dioxane, propanol, carbon tetrachloride, cyclohexane, cyclohexanone, methylene chloride, phenol, Highly volatile solvents such as pyridine, trichloroethane, acetic acid, N, N-dimethylformamide (DMF), dimethyl sulfoxide (DMSO), N, N-dimethylacetamide (DMAc), 1-methyl-2-pyrrolidone (NMP) , Ethylene carbonate, propylene carbonate, dimethyl carbonate, acetonitrile, N-methylmorpholine-N-oxide, butylene carbonate, γ-butyrolactone, diethyl carbonate, diethyl Ether, 1,2-dimethoxyethane, 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone, 1,3-dioxolane, ethyl methyl carbonate, methyl formate, 3-methyl oxazolidine-2-one, methyl propionate, 2 -A solvent having relatively low volatility such as methyltetrahydrofuran and sulfolane. Alternatively, it is possible to use a mixture of two or more of the above solvents.

紡糸をする雰囲気として、一般的には空気中で行うが、二酸化炭素などの空気よりも放電開始電圧の高い気体中で荷電紡糸を行うことで、低電圧での紡糸が可能となり、コロナ放電などの異常放電を防ぐこともできる。また、水がポリマーの貧溶媒である場合、紡糸ノズル近傍でのポリマー析出が起こる場合がある。そのため、空気中の水分を低下させるために、乾燥ユニットを通過させた空気中で行うことが好ましい。   The spinning atmosphere is generally performed in the air, but by performing charge spinning in a gas having a higher discharge starting voltage than air such as carbon dioxide, spinning at a low voltage is possible, such as corona discharge. It is also possible to prevent abnormal discharge. Further, when water is a poor solvent for the polymer, polymer precipitation may occur near the spinning nozzle. Therefore, in order to reduce the moisture in the air, it is preferable to carry out in the air that has passed through the drying unit.

次に捕集基板に累積される不織布を得る段階について説明する。本発明においては、該溶液を捕集基板に向けて曳糸する間に、条件に応じて溶媒が蒸発して繊維状物質が形成される。通常の室温であれば捕集基板上に捕集されるまでの間に溶媒は完全に蒸発するが、もし溶媒蒸発が不十分な場合は減圧条件下で曳糸しても良い。この捕集基板上に捕集された時点で遅くとも本発明の繊維が形成されている。また、曳糸する温度は溶媒の蒸発挙動や紡糸液の粘度に依存するが、通常は、0〜50℃である。そして多孔質繊維がさらに捕集基板に累積されて不織布が製造される。   Next, the step of obtaining the nonwoven fabric accumulated on the collection substrate will be described. In the present invention, while spinning the solution toward the collection substrate, the solvent evaporates depending on conditions to form a fibrous material. At normal room temperature, the solvent completely evaporates until it is collected on the collection substrate. However, if the solvent evaporation is insufficient, the solvent may be drawn under reduced pressure. The fibers of the present invention are formed at the latest when collected on the collection substrate. Further, the temperature at which the spinning is performed depends on the evaporation behavior of the solvent and the viscosity of the spinning solution, but is usually 0 to 50 ° C. And a porous fiber is further accumulated on a collection board, and a nonwoven fabric is manufactured.

本発明の不織布の目付量は使用用途に応じて決められるものでり、特に限定されるものではないが、0.05〜50g/m2であるのが好ましい。ここでいう目付量はJIS−L1085に準じたものである。0.05g/m2以下であると、フィルタ捕集効率が低く好ましくなく、50g/m2以上であると、フィルタ通気抵抗が高くなりすぎるので好ましくない。   The basis weight of the nonwoven fabric of the present invention is determined according to the intended use and is not particularly limited, but is preferably 0.05 to 50 g / m2. The basis weight here is in accordance with JIS-L1085. If it is 0.05 g / m 2 or less, the filter collection efficiency is unfavorably low, and if it is 50 g / m 2 or more, the filter ventilation resistance becomes too high, which is not preferable.

本発明の不織布の厚みは使用用途に応じて決められるものであり、特に限定されるものではないが、1〜100μmであるのが好ましい。ここでいう厚みはマイクロメータで測定したものである。   The thickness of the nonwoven fabric of the present invention is determined according to the intended use and is not particularly limited, but is preferably 1 to 100 μm. The thickness here is measured with a micrometer.

本発明の不織布は必要であれば、各種用途に適合するように、後処理を実施することができる。例えば、緻密化または厚み精度を整えるためのカレンダー処理、親水処理、撥水処理、界面活性剤付着処理、純水洗浄処理などを実施することができる。   If necessary, the nonwoven fabric of the present invention can be post-treated so as to be adapted to various uses. For example, a calendar process, a hydrophilic process, a water repellent process, a surfactant adhesion process, a pure water washing process, etc. for densification or adjusting the thickness accuracy can be performed.

本発明によって得られる不織布は、単独で用いても良いが、取扱性や用途に応じて、他の部材と組み合わせて使用しても良い。例えば、捕集基板として支持基材となりうる布帛(不織布、織物、編物)やフィルム、ドラム、ネット、平板、ベルト形状を有する、金属やカーボンなどからなる導電性材料、有機高分子などからなる非導電性材料を使用することができる。その上に不織布を形成することで、支持基材と該不織布を組み合わせた部材を作成することも出来る。   Although the nonwoven fabric obtained by this invention may be used independently, according to a handleability and a use, you may use it in combination with another member. For example, a cloth (nonwoven fabric, woven fabric, knitted fabric) that can serve as a support substrate as a collection substrate, a film, a drum, a net, a flat plate, a belt, a conductive material made of metal or carbon, a non-polymer made of an organic polymer, etc. Conductive materials can be used. By forming a non-woven fabric thereon, a member in which the support base material and the non-woven fabric are combined can be created.

上記支持基材となりうる布帛としては、経済的観点から不織布が最も好適に使用可能である。支持基材の不織布を構成する繊維径は、荷電処理された本発明の不織布の繊維径より大きな繊維径を持つことが望ましい。支持基材の不織布は、フィルタとしての剛性を高めフィルタの変形を防ぐのに有効である。上記目的のため、支持基材の不織布を構成する繊維径は、荷電処理された本発明の不織布の繊維径の1.5倍以上であることが望ましく、さらに望ましくは2倍以上、特に望ましくは5倍以上の繊維径である。繊維径が500倍以上になると両不織布の接合が困難になる場合がある。   As the fabric that can serve as the support substrate, a nonwoven fabric is most preferably used from an economical viewpoint. The fiber diameter constituting the nonwoven fabric of the support substrate is desirably larger than the fiber diameter of the charged nonwoven fabric of the present invention. The nonwoven fabric of the supporting substrate is effective for increasing the rigidity as a filter and preventing the deformation of the filter. For the above purpose, the fiber diameter constituting the nonwoven fabric of the supporting substrate is preferably 1.5 times or more, more preferably 2 times or more, particularly preferably the fiber diameter of the nonwoven fabric of the present invention subjected to the charge treatment. The fiber diameter is 5 times or more. When the fiber diameter is 500 times or more, it may be difficult to join the two nonwoven fabrics.

本発明によって得られる不織布は、エレクトレット化処理することによりフィルタ性能を格段に向上させることができる。エレクトレット化処理の方法は、ナノファイバーは極細な繊維であるため、繊維の剛性が小さく、繊維に与えるダメージを極力抑えるようなエレクトレット化方法である必要がある。具体的には、液体を含浸、脱液する方法が挙げられる。上述した不織布に液体を付与して十分な浸透状態にし、この浸透状態の不織布を乾燥する。液体は不織布全体に満遍なく十分に浸透した状態にする必要があり、そのため不織布に液体を付与した後又は液体を付与しながら、不織布片面に吸引を与えることにより反対側面の液体を吸引側に透過させることが重要である。   The nonwoven fabric obtained by this invention can improve filter performance markedly by carrying out the electretization process. Since the nanofiber is a very fine fiber, the electretization method needs to be an electret method that has low fiber rigidity and suppresses damage to the fiber as much as possible. Specifically, a method of impregnating and draining a liquid can be mentioned. A liquid is applied to the above-described nonwoven fabric to obtain a sufficiently infiltrated state, and the infiltrated nonwoven fabric is dried. The liquid needs to be in a state where the nonwoven fabric is evenly and sufficiently permeated, so that the liquid on the opposite side is permeated to the suction side by giving suction to one side of the nonwoven fabric after or while applying the liquid to the nonwoven fabric. This is very important.

吸引作用により、液体は不織布を貫通し、不織布全体に満遍なく浸透状態なった後、脱液することになるので、均一でかつ高品質のエレクトレット化不織布にすることができる。   Since the liquid penetrates through the non-woven fabric by the suction action, and evenly penetrates the entire non-woven fabric and then drains, it can be made uniform and high-quality electret non-woven fabric.

不織布に対する液体の付与方法は、液体中もしくは液体面に浸漬させることができるものであれば水槽に浸漬させる方法でもよい。   The method for applying the liquid to the nonwoven fabric may be a method of immersing in a water tank as long as it can be immersed in the liquid or on the liquid surface.

液体の吸引は、不織布を表面がメッシュ状のフィルタ上に乗せ吸引するのがナノファイバーの損傷を抑えることができ好ましい。不織布と接触する表面のメッシュサイズは、最大孔径で500μm以下が好ましい。より好ましくは300μm以下である。メッシュ形状、材質は特に規定はないが、ガラス材料、セラミック材料等を使用したメッシュ、あるいは平織り、アヤ織り、タタミおり、エキスパンドメタル、スパークメッシュ、クリンプ、パンチング等が挙げられる。   The suction of the liquid is preferably performed by placing the nonwoven fabric on a mesh-like filter so as to suppress damage to the nanofibers. The mesh size of the surface in contact with the nonwoven fabric is preferably 500 μm or less in terms of the maximum pore diameter. More preferably, it is 300 μm or less. The shape and material of the mesh are not particularly limited, and examples thereof include a mesh using a glass material, a ceramic material, etc., or a plain weave, a weave, a tatami, an expanded metal, a spark mesh, a crimp, and punching.

また、液体を含浸、脱液後に更に、従来公知の熱風乾燥法、真空乾燥法、自然乾燥法等で乾燥強化を実施してもよい。   Further, after impregnating and draining the liquid, drying strengthening may be further performed by a conventionally known hot air drying method, vacuum drying method, natural drying method or the like.

本発明において、エレクトレット化する際に使用する液体は、水、有機溶剤等をそれぞれ単独、及び混合物が使用可能である。また誘電率が高い液体、具体的には被エレクトレット化不織布を構成する繊維の2倍以上の誘電率を有するものが良好な荷電性能を得る上で好ましい。混合液体に水を使用する場合は、出来るだけ清浄な水を使用することが好ましい。特にイオン交換水、蒸留水、逆浸透膜で透過した濾過水等の純水が好ましい。また、純水としてのレベルは、導電率で103 μS/m以下が好ましく、さらに好ましくは102 μS/m以下であるものがよい。 In the present invention, the liquid used for electretization can be water, an organic solvent or the like alone or in a mixture. In addition, a liquid having a high dielectric constant, specifically, a liquid having a dielectric constant that is at least twice that of the fibers constituting the electret nonwoven fabric is preferred for obtaining good charging performance. When water is used for the mixed liquid, it is preferable to use water as clean as possible. In particular, pure water such as ion-exchanged water, distilled water, filtered water permeated through a reverse osmosis membrane is preferable. The level of pure water is preferably 10 3 μS / m or less, more preferably 10 2 μS / m or less in terms of conductivity.

特に水溶性有機溶剤を水と混合することで不織布に対する浸透性を一層向上することができ、より不織布への含浸、脱液工程をスムーズに行うことができ好ましい。   Particularly, it is preferable to mix a water-soluble organic solvent with water so that the permeability to the nonwoven fabric can be further improved, and the nonwoven fabric can be more smoothly impregnated and drained.

水溶性有機溶剤の種類は、混合溶液の不織布への浸透性が良ければ特に限定されない。例えば、メチルアルコール、エチルアルコール、イソプロピルアルコール等のアルコール類、アセトン、メチルエチルケトン類のケトン類、酢酸プロピル、酢酸ブチル等のエステル類、その他アルデヒド類、カルボン酸類等を挙げることができる。特に、浸透性の点からアルコール類またはケトン類が好ましく、特にアセトン、イソプロピルアルコール、エタノールのうちの少なくとも1種を用いるのが好ましい。さらに好ましくは、イソプロピルアルコールを主成分とするものが好ましい。   The type of the water-soluble organic solvent is not particularly limited as long as the mixed solution has good permeability to the nonwoven fabric. For example, alcohols such as methyl alcohol, ethyl alcohol and isopropyl alcohol, ketones such as acetone and methyl ethyl ketone, esters such as propyl acetate and butyl acetate, other aldehydes and carboxylic acids can be used. In particular, alcohols or ketones are preferable from the viewpoint of permeability, and it is particularly preferable to use at least one of acetone, isopropyl alcohol, and ethanol. More preferably, the main component is isopropyl alcohol.

本発明によって得られる不織布の用途は、空気清浄機用フィルタ、精密機器用フィルタ、自動車、列車等のキャビンフィルタ、エンジンフィルタ、およびビル空調用フィルタなど、各種エアフィルタ用途に用いることが出来る。特に耐熱性、機械的強度、熱寸法安定性が求められる空気浄化用途に好適である。   The use of the nonwoven fabric obtained by this invention can be used for various air filter uses, such as a filter for air cleaners, a filter for precision instruments, a cabin filter for automobiles, trains, etc., an engine filter, and a filter for building air conditioning. It is particularly suitable for air purification applications that require heat resistance, mechanical strength, and thermal dimensional stability.

以下本発明を実施例により説明するが、本発明は、これらの実施例に限定されるものではない。また以下の各実施例における評価項目は以下のとおりの手法にて実施した。   EXAMPLES The present invention will be described below with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples. The evaluation items in the following examples were carried out by the following methods.

[対数粘度]
ポリアミドイミド樹脂0.5gを100mlのN−メチル−2−ピロリドンに溶解した溶液を30℃に保ちウベローデ粘度管を用いて測定した。
[Logarithmic viscosity]
A solution obtained by dissolving 0.5 g of polyamideimide resin in 100 ml of N-methyl-2-pyrrolidone was kept at 30 ° C. and measured using an Ubbelohde viscosity tube.

[平均繊維径]
得られた不織布の表面の走査型電子顕微鏡写真(倍率10000倍)を撮影し、その写真からn=30にて繊維径を測定した平均値を算出した。
[Average fiber diameter]
A scanning electron micrograph (magnification of 10,000 times) of the surface of the obtained nonwoven fabric was taken, and an average value obtained by measuring the fiber diameter at n = 30 was calculated from the photograph.

[ガラス転移温度]
測定幅4mm、長さ15mmのポリアミドイミドフィルムをレオロジー社製DVE−V4レオスペクトラーを用い、周波数110Hzの振動を与えて測定した動的粘弾性の損失弾性率の変曲点をガラス転移温度とした。
[Glass-transition temperature]
The inflection point of the loss elastic modulus of dynamic viscoelasticity measured by applying a vibration of a frequency of 110 Hz to a polyamideimide film having a measurement width of 4 mm and a length of 15 mm using a DVE-V4 Rheospectr manufactured by Rheology, is the glass transition temperature. did.

[フィルタ性能の評価]
通気抵抗は、不織布試料をダクト内に設置し、濾材通過線速度が10cm/秒になるようコントロールし、フィルタ上流、下流の静圧差を圧力計で読み取り求めた。また粒子捕集効率の評価は大気塵を10cm/秒にて濾材に通気した際の粒子径0.3〜0.5μmの粒子濃度を、パーティクルカウンター(リオン社製 KC01−C)にて濾材の上下流を測定し、上流側と下流側の粒子濃度の比率から透過率を求め、更に以下の計算式によりQF値を求めた。QF値が向上すれば、フィルタ性能としては高性能と位置づけられる。
QF(mmAq−1)=−ln(粒子透過率)/通気抵抗mmAq
[Evaluation of filter performance]
The ventilation resistance was determined by reading the difference in static pressure between the upstream and downstream of the filter with a pressure gauge by controlling the nonwoven fabric sample in a duct and controlling the linear velocity of the filter medium to 10 cm / sec. The particle collection efficiency was evaluated by measuring the concentration of particles having a particle diameter of 0.3 to 0.5 μm when air dust was passed through the filter medium at 10 cm / sec, using a particle counter (KC01-C manufactured by Rion Co., Ltd.). The upstream and downstream were measured, the transmittance was determined from the ratio of the upstream and downstream particle concentrations, and the QF value was further determined by the following formula. If the QF value improves, the filter performance is regarded as high performance.
QF (mmAq −1 ) = − ln (particle transmittance) / airflow resistance mmAq

(実施例1)
温度計、冷却管、窒素ガス導入管のついた4ツ口フラスコにトリメリット酸無水物(TMA)1モル、ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)0.995モル、フッ化カリウム0.01モルを固形分濃度が25%となるようにN、N−ジメチルアセトアミドと共に仕込み、90℃に昇温して約3時間攪拌を行いポリアミドイミドを合成した。得られたポリアミドイミドの対数粘度は0.86dl/g、ガラス転移温度は290℃であった。得られたポリアミドイミド溶液にN、N−ジメチルアセトアミドを加え固形分濃度を20%にした。このポリアミドイミド溶液を図1に示す装置を用いて、該溶液を繊維状物質捕集電極5に目付量80g/m2、繊維径45μm、厚み0.2mmのポリエステル不織布を貼り付け、吐出した。紡糸ノズル2に18G(内径:0.8mm)の針を使用し、電圧は15kV、紡糸ノズル2から繊維を捕集する対向電極5までの距離は10cmであった。得られた不織布の平均繊維径は0.25μm、目付量0.5g/m2、誘電率は4.0であった(不織布Aとする)。得られた不織布を、ブフナー型ガラス濾過器(商品名Fine25G3、フィルタ部の最大孔径30μm)のフィルタ部に密着するようにのせ、該濾過器を吸引瓶の上にのせ、予めイソプロピルアルコール(誘電率18.3)とイオン交換水(誘電率80.0)を体積比3:7で充分混合しておいた液体100cc(液面高さ約5cm)を投入し、減圧吸引しながら、液体を含浸、脱液させた。その後、ナノファイバー部の状態調査を観察し、破損等の異常がなかったのでフィルタ性能の評価を実施した。その結果、液体含浸前のQFが0.09に対して、0.15にまで向上していた。
Example 1
A four-necked flask equipped with a thermometer, a cooling tube, and a nitrogen gas inlet tube contains 1 mol of trimellitic anhydride (TMA), 0.995 mol of diphenylmethane diisocyanate (MDI), and 0.01 mol of potassium fluoride in a solid content concentration. Was prepared together with N, N-dimethylacetamide so as to be 25%, heated to 90 ° C. and stirred for about 3 hours to synthesize polyamideimide. The obtained polyamideimide had a logarithmic viscosity of 0.86 dl / g and a glass transition temperature of 290 ° C. N, N-dimethylacetamide was added to the obtained polyamideimide solution to make the solid content concentration 20%. Using the apparatus shown in FIG. 1, this polyamideimide solution was applied to a fibrous material collecting electrode 5 with a polyester nonwoven fabric having a basis weight of 80 g / m 2, a fiber diameter of 45 μm, and a thickness of 0.2 mm, and then discharged. An 18 G (inner diameter: 0.8 mm) needle was used for the spinning nozzle 2, the voltage was 15 kV, and the distance from the spinning nozzle 2 to the counter electrode 5 for collecting fibers was 10 cm. The obtained nonwoven fabric had an average fiber diameter of 0.25 μm, a basis weight of 0.5 g / m 2, and a dielectric constant of 4.0 (referred to as nonwoven fabric A). The obtained non-woven fabric is placed in close contact with the filter part of a Buchner glass filter (trade name Fine 25G3, maximum pore diameter of the filter part 30 μm), the filter is placed on a suction bottle, and isopropyl alcohol (dielectric constant) 18.3) and ion-exchanged water (dielectric constant 80.0) were mixed thoroughly in a volume ratio of 3: 7, and 100 cc of liquid (liquid level height of about 5 cm) was added, and the liquid was impregnated while sucking under reduced pressure. The liquid was drained. Then, the state investigation of the nanofiber part was observed, and there was no abnormality such as breakage, so the filter performance was evaluated. As a result, the QF before liquid impregnation was improved to 0.15 with respect to 0.09.

(比較例1)
不織布Aをアルミ平板の接地電極上に置き、不織布との1cmの距離から針状電極を用いて電圧20kV、10秒間のコロナ荷電処理を実施した。ナノファイバー部の毛羽が発生するだけでなく、部分的に破れも見られた。
(Comparative Example 1)
The nonwoven fabric A was placed on an aluminum flat plate ground electrode, and a corona charging treatment was performed at a voltage of 20 kV for 10 seconds using a needle electrode from a distance of 1 cm from the nonwoven fabric. Not only was the fuzz of the nanofiber part generated, but it was also partially broken.

Figure 2009248000
Figure 2009248000

平均繊維径が0.05〜1μmの不織布を荷電処理することにより高いフィルタ性能を有するフィルタ濾材を実現し提供するものであり、工業的、環境的価値の大きいものである。   It realizes and provides a filter medium having high filter performance by charging a non-woven fabric having an average fiber diameter of 0.05 to 1 μm, and has a large industrial and environmental value.

荷電紡糸装置の模式的な断面図Schematic cross-sectional view of a charged spinning device

符号の説明Explanation of symbols

1 荷電紡糸装置
2 紡糸ノズル
3 溶液槽
4 高電圧電源
5 対向電極(捕集基板)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Charge spinning apparatus 2 Spinning nozzle 3 Solution tank 4 High voltage power supply 5 Counter electrode (collection board)

Claims (3)

0.05〜1μmの平均繊維径を有する不織布のエレクトレット化において、不織布の誘電率に対して2倍以上高い液体に該不織布を含浸および脱液し、エレクトレット化することを特徴とするエレクトレット濾材の製造方法。   In electretization of a nonwoven fabric having an average fiber diameter of 0.05 to 1 μm, an electret filter medium is characterized by impregnating and draining the nonwoven fabric with a liquid that is at least twice as high as the dielectric constant of the nonwoven fabric and electretizing Production method. 請求項1に記載の不織布が、高分子と有機溶媒とを主成分とする溶液を製造し、ついで該溶液を用いて荷電紡糸法により紡糸し、捕集基板に得られた繊維を含むことを特徴とするエレクトレット濾材の製造方法。   The nonwoven fabric according to claim 1 contains a fiber obtained by producing a solution mainly composed of a polymer and an organic solvent, and then spinning the solution by a charge spinning method using the solution. A method for producing an electret filter medium. 請求項1又は2に記載の不織布と、該不織布を構成する繊維の繊維径より大きい繊維径を持つ不織布とが積層されてなることを特徴とするエレクトレット濾材の製造方法。
A method for producing an electret filter medium, wherein the nonwoven fabric according to claim 1 or 2 is laminated with a nonwoven fabric having a fiber diameter larger than that of the fibers constituting the nonwoven fabric.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013034941A (en) * 2011-08-08 2013-02-21 Toyobo Co Ltd Oil proof filter
JP2014208918A (en) * 2013-03-28 2014-11-06 日本バイリーン株式会社 Nonwoven fabric
JP2019018188A (en) * 2017-07-21 2019-02-07 Jxtgエネルギー株式会社 Air filter and method for manufacturing the same
JP2019026771A (en) * 2017-08-01 2019-02-21 日立化成株式会社 Polyamide-imide resin composition for production of nonwoven fabric

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013034941A (en) * 2011-08-08 2013-02-21 Toyobo Co Ltd Oil proof filter
JP2014208918A (en) * 2013-03-28 2014-11-06 日本バイリーン株式会社 Nonwoven fabric
JP2019018188A (en) * 2017-07-21 2019-02-07 Jxtgエネルギー株式会社 Air filter and method for manufacturing the same
JP2019026771A (en) * 2017-08-01 2019-02-21 日立化成株式会社 Polyamide-imide resin composition for production of nonwoven fabric
JP2022079518A (en) * 2017-08-01 2022-05-26 昭和電工マテリアルズ株式会社 Polyamide-imide resin composition for production of nonwoven fabric
JP7363945B2 (en) 2017-08-01 2023-10-18 株式会社レゾナック Polyamide-imide resin composition for nonwoven fabric production

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